JPH0476501A - 回折素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、光学的に記録された情報の再生を行
うホログラムピックアップの構成部品として用いられる
回折素子の製造方法に関し、特に、断面形状が鋸刃形状
の回折格子を有する回折素子を製造する方法に関する。

（従来の技術） 近年、再生専用型、追記型及び書換え可能型等の各種光
メモリ素子の開発が進んでいる。これらの光メモリ素子
に情報を記録または再生するための光ピツクアップ装置
は、通常、レーザ光源から発振されたレーザ光を、光学
系を通して光メモリ素子に照射し、該光メモリ素子にて
反射されたレーザ光を該光学系を介して光検出器に照射
するようにされている。光学系には、レーザ光源から発
振されて光メモリ素子にて反射された反射光が、光検出
器に照射されるようにレーザ光源から照射されたレーザ
光から分離する素子が設けられている。

このような光分離素子としては、従来、偏光ビームスプ
リッタが使用されている。しかし、偏光ビームスプリッ
タを使用すると、光ピツクアップ装置自体の重量が大き
くなり、しかも経済性が損なわれるという問題がある。

このため、最近では、光分離素子として、回折素子を使
用することが検討されている。

光分離素子として使用される回折素子は、表面に、多数
の溝により形成された回折格子が設けられている。そし
て、回折格子の断面形状を鋸刃形状とすることにより、
光利用効率が改善されることが、第４８回応用物理学会
学術講演会におけるｒＣＤ用ホログラム光ヘッドの高光
利用重化」に関する報告等で明らかにされている。この
ため、回折格子の断面が鋸刃状にされた回折素子を製造
・することが試行されている。このような回折素子を第
３図（ｆ）に示す。該回折素子２０は、透光性基板２１
の表面に断面鋸刃上の回折格子２１ａが形成されている
。

回折格子の断面形状が鋸刃状になった回折素子２０の製
造方法の一例について説明する。まず、電子計算機によ
り回折格子パターンを演算し、このパターンに基づいて
電子ビーム描画法により電子ビームを走査して、例えば
、実際の回折格子パターンの１０倍のサイズの拡大パタ
ーンを有するレティクルを作製する。

次に、該レティクルを用いてフォトリピータにより上記
拡大パターンを光学的に１／１０に縮小し、第３図（ａ
）に示すように基板６１上に遮光性薄膜６２が設けられ
ていない光透過部Ａと、遮光性薄膜６２が設けられた光
非透過部Ｂとを有するフォトマスク６０を作製する。

他方、第３図（ｂ）に示すように、回折素子用の、例え
ばガラス等からなる透光性基板２１の表面を洗剤、水或
いは有機溶剤を用いて洗浄する。

そして、第３図（ｃ）に示すように、この透光性基板２
１の表面に、コーテイング機器であるスピンコータを用
いてレジスト膜３０を被覆する。

続いて、第３図（ｄ）に示すように、該透光性基板２１
に被覆されたレジスト膜３０上に、前述したフォトマス
ク６０を、遮光性薄膜６２がレジスト膜３０に密着する
ように覆った状態で、該フォトマスク６０を紫外線によ
り露光する。これにより、レジスト膜３０にフォトマス
ク６０の回折格子パターンの潜像が形成される。

次に、第３図（ｅ）に示すように、レジスト膜３０を現
像して、該レジスト膜３０に回折格子ノｆターンとして
の複数の窓部３１を形成する。

その後、ＡｒガスまたはＣＦ４ガス等を用いて、矢印Ｒ
で示す斜め方向にイオンビームを照射してエツチングを
施す。これにより、第３図（ｆ）に示すような断面形状
が鋸刃状の回折格子２１ａが形成された回折素子２０が
製造される。

（発明が解決しようとする課題） このような方法では、１個の回折素子２０を製造するた
めに、フォトマスクの作製、レジスト膜の作製、斜め方
向からの露光等の工程が必要であり、回折素子２０の製
造毎にこれらの工程を繰り返さなければならない。その
結果、多数の回折素子を製造する際の効率が悪く、また
、経済性も損なわれる。

本発明は上記従来の問題を解決するために″されたもの
であって、その目的は、多数の回折素子を効率よく製造
し得て、製造コストを低減できる回折素子の製造方法を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の回折素子の製造方法は、製造すべき回折素子の
回折格子と同様の断面形状を有する格子パターンが表面
に形成された回折素子用原盤をスタンパとして金型内に
設置し、格子パターンが形成された表面との間に所定の
キャビティが形成されるように透光性基板を配置する工
程と、その牛ヤビティ内にフォトポリマを充填して、透
光性基板を通して該フォトポリマを露光することにより
、該フォトポリマを硬化させる工程と、硬化したフォト
ポリマを回折素子用原盤から剥離する工程と、を包含し
てなり、そのことにより上記目的が達成される。

（作用） 本発明の回折素子の製造方法では、製造すべき回折素子
の回折格子と同様の断面形状を有する格子パターンが形
成された回折素子用原盤を予め製造されており、該回折
素子用原盤をスタンパとして使用される。該回折素子用
原盤は、金型の所定位置に設置され、また、透光性基板
も金型の所定位置に配置され、両者により形成されるキ
ャビティ内にフォトポリマが充填される。そして、該フ
ォトポリマを露光して硬化させた後に、回折素子用原盤
から硬化したフォトポリマを剥離する。これにより、硬
化したフォトポリマと透光性基板とが一体となった回折
素子が製造される。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

本発明方法は、例えば、各種光メモリ素子用の光ピツク
アップ装置等に使用される回折素子を製造する際に実施
される。本発明の製造方法により製造される回折素子は
、箪１図（ｃ）に示すように、平板状の透光性基板１１
に、面形状が鋸刃状の回折格子１２ａが設けられた紫外
線硬化型樹脂１２が積層されて構成されている。この回
折素子１０は、各種光メモリ素子用の光ピックア・ノブ
装置に使用され、レーザ光源から発振されるレーザ光が
、該回折素子１０を透過して光メモリ素子に照射され、
該光メモリ素子で反射された反射光が、該回折素子１０
により光検出器に向けて回折される。

本発明の回折素子の製造方法では、まず、第１図（ａ）
に示すスタンパ用の回折素子用原盤４０が作製される。

回折素子用原盤４０は、青板ガラス、石英ガラス等のガ
ラス基板４１表面に、断面鋸刃状の回折格子４１ａが形
成されている。回折素子用原盤４０は、その表面に、製
造する回折素子１０における回折格子１２ａと同様の回
折格子４１ａが形成されている。

該回折素子用原盤４０は、前述の従来の回折素子２０の
製造方法と同様の方法により製造され、まず、回折素子
原盤４０の製造に際して、電子計算機にて光ピツクアッ
プ装置における回折素子と光検出器との位置関係等に対
応した回折格子ノでターンを演算し、この回折格子パタ
ーンに基づいて電子ビーム描画法により電子ビームを走
査して、例えば１０倍に拡大された格子パターンを有す
るレティクルを作製する。

次に、このレティクルを用いて、拡大された格子パター
ンを、フォトリピータにより、光学的に１／１０に縮小
し、第３図（ａ）に示すように、基板６１上に遮光性薄
膜６２が設けられない光透過部Ａと、遮光性薄膜６２が
設けられた光非透過部Ｂとを有するフォトマスク６０を
作製する。

他方、第３図（ｂ）に示すように、回折素子原盤用のガ
ラス基板４１の表面を洗剤、水或いは有機溶剤を用いて
洗浄しておく。

その後に、第３図（Ｃ）に示すように、ガラス基板４１
の表面にコーテイング機器であるスピンコータを用いて
レジスト膜３０を被覆する。

次に、第３図（ｄ）に示すように、ガラス基板４１に被
覆されたレジスト膜３０上に、前述したフォトマスク６
０を、遮光性薄膜６２がレジスト膜３０に密着するよう
に覆って、該フォトマスク６０を紫外線にて露光する。

これにより、レジスト膜３０にフォトマスク６０の格子
パターンの潜像が形成される。

続いて、第３図（ｅ）に示すように、該レジスト膜３０
を現像して、格子パターンとしての複数の窓部３１を形
成する。

その後、Ａｒガス、ＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス等により
、矢印Ｒで示す斜め方向にイオンビームを照射してガラ
ス基板４１にエツチングを施す。これにより、第１図（
ａ）に示すように、ガラス基板４１の表面に断面形状が
鋸刃状の回折格子４１ａが形成された回折素子原盤４０
が製造される。なお、工、２チング後に不要となったレ
ジスト膜３０がガラス基板４１上に残存している場合に
は、例えばアセトン等の溶剤で除去するか、または０２
ガスで灰化して除去すればよい。

このようにして、スタンパ用の回折素子用原盤４０が得
られると、第１図（ｂ）に示すように、該回折素子用原
盤４０を成形用スタンパとしてフォトポリマ用の金型５
０内に設置する。次いで、回折素子用原盤４０の格子パ
ターンが形成された表面とは所定のキャビティが形成さ
れるように、金型５０に透光性基板１１を配置する。こ
のような状態で、金型５０のゲー）５１から液状の紫外
線硬化型樹脂（２Ｆ樹脂）１２を、スタンパとしての回
折素子用原盤４０と透光性基板１１との間のキャピテイ
内に充填する。

紫外線硬化型樹脂１２がキャビティ内に充填されると、
透光性基板１１を紫外線により露光して、牛ヤビティ内
の紫外線硬化樹脂１２を硬化させる。硬化した紫外線硬
化樹脂１２は透光性基板１１と一体となっており、硬化
した紫外線硬化樹脂１２を回折素子用原盤４０から剥離
する。剥離する場合には、鋸歯形状を損傷しないように
、第１図（ｂ）に矢印Ｆで示す方向に移動させる。これ
により、第１図（Ｃ）に示す、断面が鋸刃状の回折素子
１０が製造される。

なお、透光性基板１１としては、ＰＭＭＡ　（ポリメタ
クリル酸）樹脂やポリカーボネート樹脂等が好適に使用
される。

このような回折素子の！！！遣方法によれば、回折素子
用原盤４０の製造工程においては、従来と同様に多数の
工程を必要とするが、回折素子用原盤４０を一旦製造す
れば、例えば、紫外線硬化樹脂のようなフォトポリマを
使用して、回折素子ＩＯを連続的に、かつ再現性よく製
造し得る。

上記実施例では、回折素子用原盤４０として、表面に格
子４１ａが形成されたガラス基板４１を使用したが、第
２図（ｃ）に示すような、金属製の回折素子用原盤７０
を使用してもよい。この金属製回折素子用原盤７０は、
前述の表面に格子４１ａが形成されたガラス基板４１を
使用して、以下のようにして製造される。まず、第２図
（ａ）に示すように、前記ガラス基板４１の回折格子４
１ａが形成された表面を、スパッタリング法によ・す、
Ｎｉにッケル）ｌ膜７１にて被覆し、次いで、第２図（
ｂ）に示すように、これと同じ材質であるＮｉ製の電鋳
部材７０を用いて電鋳を行う。

そして、同図（Ｃ）に示すように、この電鋳部材７２を
前記した薄膜７１ごと剥離する。これにより、金属製回
折素子用原盤７０が得られる。

この金属製回折素子用原盤７０は、前述のガラス基板４
１により構成された回折素子用原盤４０と同様の方法に
より、断面鋸刃状の回折格子を有する回折素子７３が製
造される。

この金属製回折素子用原盤７０は、耐久性に優れている
ために、長期にわたって使用できる。

なお、上記実施例においては、フォトポリマとして紫外
線硬化樹脂を使用したが、他のフォトポリマも当然に使
用できる。

（発明の効果） 本発明の回折素子の製造方法は、このように、回折素子
用原盤を成形用スタンパとして使用することにより、例
えば、断面鋸刃形状の回折格子を有する回折素子を、き
わめて容易に、しかも連続して再現性よく製造できる。

このため、回折素子の製造コストを著しく低減すること
ができる。

４、　　　の、　な１訂 第１図（ａ）は本発明の回折素子の製造方法に使用され
る回折素子用原盤の断面図、第１図（ｂ）は本発明方法
の一工程である金型の断面図、第１図（ｃ）は本発明方
法により製造された回折素子の断面図、第２１１　（ａ
）および（ｂ’）はそれぞれ金属製回折素子用原盤の製
造工程を示す断面図、第２図（ｃ）は金属製回折素子用
原盤の断面図、第３図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ従来の
回折素子の製造工程および本発明方法に使用される回折
素子用原盤の製造工程を示す断面図である。

ｌＯ・・・回折素子、１１・・・透光性基板、１２・・
・紫外線硬化型樹脂、１２ａ・・・回折格子、４０・・
・回折素子用原盤、４１・・・ガラス基板、４１ａ・・
・格子、５０・・・金型、７０・・・金属製回折素子用
原盤。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、製造すべき回折素子の回折格子と同様の断面形状を
   有する格子パターンが表面に形成された回折素子用原盤
   をスタンパとして金型内に設置し、格子パターンが形成
   された表面との間に所定のキャビティが形成されるよう
   に透光性基板を配置する工程と、 そのキャビティ内にフォトポリマを充填して、透光性基
   板を通して該フォトポリマを露光することにより、該フ
   ォトポリマを硬化させる工程と、硬化したフォトポリマ
   を回折素子用原盤から剥離する工程と、 を包含する回折素子の製造方法。